Nội dung: -1: Khái niệm vè hàn thép -2: Hàn thép C và thép kết cấu HK thấp -3: Hàn thép HK thấp -4: Hàn thép HK cao -5: Hàn gang -6: Hàn KH màu -7: Hàn KL nặng -8: Hàn KL nhẹ -9: Hàn KL hợp tính -10: Đồ g
Trang 1
5 CONG NGHE HAN GANG
5.1 Thành phân, tô chức kim loại và tính chất của gang
5.2 Tính hàn của gang
5.3 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ trong hàn gang
5.4 Phương pháp và kỹ thuật hàn gang
Trang 2
5.1 Thanh phan, tô chức kim loại và
tính chât của gang
¢ Mot trong những vật liệu kết cầu được dùng rộng rãi
nhất trong các máy móc và thiết bị công nghiệp
¢ Hop kim của Fe và C, với C > 2,14% (hệ Fe—C)
hoac C > 2,11% (hé Fe—Fe,C), voi Si, Mn, Mg, P, S
va Cr, Ni, Ti, Mo, tury theo tg dung cu thé
°Ò _ Phân loại theo mức độ hợp kim hóa:
— Gang hợp kim thấp (hàm lượng các nguyên tố hợp kim <
2 5%),
— Giang hợp kim trung bình (2,5%z10%) và
— Gang hop kim cao (> 10%)
Trang 3
5.1 Thanh phan, tô chức kim loại và
tính chât của gang
Phân loại theo trạng thái cacbon trong gang:
— Gang trang: cacbon tén tại dưới dạng cemetnit Fe,C Gang trang cung va giòn, được sử dụng chủ yêu làm các chi tiết chông mài mòn và đề chê tạo gang dẻo
— Gang xam: phan Ion cacbon ton tại ở trạng thái tự do dưới dang graphit
Dé duc, dê ø1a công, chông rung động tot Sử dụng phô biên trong chê tạo các chi tiét dạng khung, bệ máy, vỏ hộp sô, bánh răng lớn
Phân loại theo theo hình dạng graphit:
—_ Gang xám thường: graphit ở dạng tắm Độ bên của loại gang này thấp
— Gang bién tinh: graphit ở dạng hạt nhỏ; cơ tính tốt hơn so với gang xám thường
—_ Gang dẻo: praphit ở dạng cụm Cơ tính của loại gang này tốt
Gang cau: graphit 6 dang cầu Có độ bên cao và có thể nhiệt
Trang 4
5.1 Thanh phan, to chuc kim loai va
tinh chat cua gang
Các nguyên tố thúc đây sự grafit hóa trong gang là: C,
Si, Al, Ni, Co, Cu
Cac nguyén t6é can tro su grafit hoa trong gang 1a: S, V,
Cr, Sn, Mo, Mn
Theo mức độ graphit hóa, nên của gang sẽ là:
Ferit: gang có mức độ grafit hóa mạnh nhất
Ferit — peclit
Peclit
Peclit - cementit
Tổ chức của gang phụ thuộc vào thành phân hóa học
(chủ yêu là C và S1) và tôc độ nguội khi kết tinh 4
Trang 5
5.1 Thanh phan, tô chức kim loại và
tính chât của gang
°C
aryt L 3% Si
yrl p
Tác dụng đối với sự graphit hóa Hé Fe-C-Si
Trang 6
5.1 Thanh phan, tô chức kim loại và
tính chât của gang
T: Perlit+Cementit;
IT; Perlit+Graphit;
III: Ferit+Graphit
:
y
Ảnh hưởng của C và S¡ đến tô chức
——>f[£]+[Si
Chiều dày Anh hưởng của C và Š1 và tôc độ
nguội đền tô chức của gang (mâu đúc)
Trang 7
5.1 Thanh phan, tô chức kim loại và
tính chât của gang
¢ Thanh phân hóa học trung bình tiêu biêu của gang thường dùng trong chế tạo máy: 33,5% C;
1,5+2,5% Si; 0,6=1,2% Mn; 0,2+0,6% P;
0,05+0,15% S
° Độ cứng của gang thường vao khoang 200HB
° DO bên của gang phụ thuộc vào:
1.Pha nên (P hoặc F, v.V.),
2.Lượng, phân bô và hình dạng của grafit
3.Vật đúc thành mỏng (ông .): GX12-28
4.Chi tiét may (xi lanh, may cat got ): GX21-40
5.Chi tiét may chiu tảI trọng cao (bánh răng ) GX24-44”
Trang 8
5.2 Tinh han cua gang
1.Kha nang bién dang déo thap ctia gang
2.Xu hướng hình thành các tổ chức tôi cứng và giòn
khi hàn
3.Sự xuất hiện gang trắng tại vùng ảnh hưởng nhiệt
4.Khó hàn gang ở tư thế khác hàn sắp
5.Xu hướng rỗ mối hàn
6.Tính đa dạng của các sản phẩm gang
Trang 9
5.2 Tinh han cua gang
Ảnh hưởng của nhiệt hàn đến tô chức kim loại khi han gang
e
a: F+C (F+G) b: F+A+C (F+A+G) d: A+C (A+G) e: A+L+C (A+L+G)
fi L+A g: L+C (L+G)
_ (L: liquidus; C: cementit)
3 35 40 45 6%
Trang 10
5.3 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ
trong han gang
-Khắc phục sự xuất hiện các tổ chức tôi và tổ chức biến
trăng (gang trăng)
Khắc phục các vân đề liên quan đến tính dẻo thấp và
khả năng dễ nứt của gang khi có ứng suất vượt quá độ
bên của nó
10
Trang 11
5.4 Phuong phap va ky thudt han gang
Về mặt phương pháp thực hiện, các bước cân tiễn hành
là:
I1.Xác định kim loại cơ bản
I.Phân biệt gang và thép đúc
2.Chọn công nghệ hàn thích hợp cho các trường hợp
1.Sửa chữa vật đúc mới băng gang
2.Yéu cau về độ bền của mối hàn
3.Yêu câu tính kín nước của mỗi hàn
4.Khả năng gia công cơ môi hàn sau khi hàn
11
Trang 12
5.4 Phương pháp và kỹ thuật hàn
&äH
Phân biệt gang và thép đúc
Gang duc
1.Vét duc trén bé mat 16i
lõm, phoI vụn
2.Hình dạng thường phức
tạp, chiêu dày thay đối
3.Mềm
4.Khi mài: tia lửa băn ra rất
day mau đỏ đến vàng rom,
500600 mm, tỏa nhánh rộng
5.Vết nứt: có mau đục, sờ tay
vào có vết chì (graphit)
Thép đúc
1.Vết đục trên bề mặt sáng bóng,
phoi liền
2.Hinh dang đơn giản, chiêu dày đông đều
3.Cung
4.Khi mài: tia lửa băn ra dài hơn, ngắt quãng, không tỏa nhánh
rộng
5.Vết nứt: lấp lánh ánh kim
Phân tích kim tương và thành phần hóa học: chính xác nhưng tốn kém 12
12
Trang 13
5.4 Phương pháp và kỹ thuật hàn
gang
Sửa chữa vật đúc mới bang gang:
° Màu của môi hàn phải giống của kim loại cơ bản
- Độ bên:
Các chỉ tiết chịu lực cao (khung máy ) cần độ bền tương đương
kim loại cơ bản, mặc dù chi phí hàn có thể cao (hàn nóng, hàn
vảy)
° Độ kín nước:
Có thể hàn không đòi hỏi cao về cơ tính (giải pháp hàn nguội, chỉ
phí thấp
« Gia công cơ sau khi hàn:
Các chỉ tiết chính xác (lỗ xu pap, bánh răng ) đòi hỏi độ cứng
nhất định để có thể gia công cơ sau khi hàn và chống mài mòn
trong vận hành
13
Trang 14
5.4 Phương pháp và kỹ thuật hàn
Các công nghệ chính cho hàtñtS
° Hàn khí (hàn nóng, nguội, nửa nguội)
Hàn hồ quang tay (nóng nguội)
Hàn vảy đắp
Hàn nóng: Nung nóng sơ bộ 600650 °%C, và giữ nó ở khoảng
nhiệt độ đó trong suốt quá trình hàn
Hàn nguội: Sử dụng công suất tôi thiểu của nguôn nhiệt hàn
Không chế nhiệt độ vật hàn trong quá trình hàn
Nung nóng sơ bộ là điều băt buộc khi hàn nóng Còn khi hàn
nguội, trong một số trường hợp có thể tiễn hành nung nóng sơ bộ
lên đến nhiệt độ 300+400 °C (còn gọi là hàn nửa nguộ!), ví dụ với
các vết nứt có hình dạng phức tạp và mối hàn có chiều dảy lớn
Trong cả hai trường hợp, đòi hỏi phải có phương pháp nung thích
14
Trang 15
5.4 Phương pháp và kỹ thuật hàn
Hàn nóng: § ang
¢ Nung nong so b6 600+650 °C, va gitt no 6 khoang nhiét độ
đó trong suốt quá trình hàn Tốc độ nung 120 °C/h
- _ Làm nguội chậm sau khi hàn (120 °C/h/25 mm chiều dày)
trong lò hoặc trong vỏ bọc cách nhiệt Nên dùng khuôn grafït dé
giúp tạo dáng mối hàn
‹ _ Que hàn thường là loại có lõi băng gang Đường kính que hàn
14:16 mm Vỏ bọc que hàn có chiều dày tối đa 2 mm và phải bảo
đảm hồ quang cháy đều, và đủ bủ lại lượng nguyên tô bị oxi hóa
khi hàn cũng như chứa một lượng lớn các nguyên tố grafit hóa
‹ _ Trước khi hàn, que hàn được sấy và ủ ở 200+250 °C Dòng
điện han / = (60=100)d
- Phải chống nóng tốt cho thợ hàn và phải hàn thật nhanh
»° - Phương pháp hàn nóng ngày nay ít được sử dụng, mặc dù cho
chất lượng mối hàn tương đương với của kim loại cơ bản và dễ
ø1a công cơ sau khi hàn 15
15
Trang 16
5.4 Phirong phap va ky thuat han
- Năng lượng đường nhỏ đề hạn chế đến mức tối thiểu sự hình thành các tổ chức tôi
và tổ chức biến trắng Không nung nóng sơ bộ Đường hàn dài 2 3 em sau đó để
cho nguội xuống dưới 50 oC rồi mới hàn tiếp)
Các loại que hàn phô biến sau cho hàn nguội gang:
‹ Que hản có lõi Ni Thành phần max 0,15% C; max 0,75% Si; max 0,50% Mn;
max 0,01% S; max 0,5% Fe; max 0,50% Cu; > 98% Ni Grafit trong vỏ bọc, đường
kính: 2 mm; 2,5 mm; 3 mm Chủ yếu đề hàn gang xám
‹ Que hản có lõi là hợp kim Ni — Fe Thành phần max 0,25% C; max 0,50% Si; max
1,00% Mn; max 0,0025% S; min 37% Fe; min 0,50% Cu; 52+60% Ni Grafit trong
vỏ bọc, đường kính: 2 mm; 2,5 mm; 3 mm Cho mối hàn có cơ tính cao hơn loại
trên, chủ yếu để hàn gang cầu Vùng ảnh hưởng nhiệt: troostit, sorbit, ledeburit phan
tán; độ cứng kim loại mối hàn HB 170+200, vùng ảnh hưởng nhiệt HB 180+240
‹ Que hản có lõi là hợp kim monel Thanh phan 67+69% Ni; 27+29% Cu; 2,5% Fe;
0,2% Si; 0,2% Mg Cho mdi trvong 4n mon
16
Trang 17
5.4 Phuong pnhap va ky thuat nan
Sang
„Vấn để nung nóng sơ bộ:
1 Nung nóng sơ bộ khi hàn nửa nguội liên quan đến cơ tính của
gang (độ dẻo băng không và sự xuất hiện ứng suất, không phải để
ngăn tô chức biến trăng hay tô chức tôi
2 Không cần phải nung nóng sơ bộ khi mối hàn có khả năng co
dãn tự do khi hàn và nguội và khi hàn đắp (ví dụ lên bề mặt bánh
răng)
3 Thực chất của nung nóng sơ bộ ở đây là tạo ra biến dạng ngược
với biến dạng hàn
4 Có thể nung nóng sơ bộ cục bộ (các vật hàn có hình dạng đơn
giản) hoặc toàn phân (với các chỉ tiết có độ cứng vững cao và hình
dạng phức tạp)
17
Trang 18
5.4 Phuong pnhap va ky thuat nan
Sang
¢ Truong hop sua chifa vét nut co nung nong so bd:
Vết nứt Vết nứt Vết nứt
Nứt ở nan hoa Nứt ở vành Nứt ở moay ơ
18
Trang 19
5.4 Phuong pnhap va ky thuat nan
Sang
- Trường hợp sửa chữa vết nứt phõn nhánh:
¢ Cho vét nứt kêt thúc: khoan lỗ đường kính ~ 20+z25 mm
° Hàn từ phân cuôi của vét nut Tai sao?
19
Trang 20
5.4 Phuong phap va ky thudt han gang
¢ Truong hop swa chita vét nut co xét tới tải trọng vận hành
—>
Nung so b6 350 °C
om | 7 @ h 7 1: Phân bô ứng suất
@im,| |Z @m | i lỊ: Phán bô ng suất
eo J fe) “tu co do tai trong
Q II @L dm Jl IHH Phân bô ứng suất
TT >
20